CN105536610A - 基于矿浆管道压力驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤浆预处理领域，具体涉及一种基于矿浆管道压力驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器。本设备包括混合箱及主转轴和从动转轴；主转轴上同轴布置主动齿轮，从动转轴上布置从动齿轮以构成啮合关系：主转轴上还同轴布置驱动涡轮；主转轴上固定一组搅拌叶轮，从动转轴上分别同轴且彼此等高度固定有一组搅拌轮；在铅垂方向上，搅拌叶轮与搅拌轮的投影存在交集；在驱动涡轮的正下方设置导流套；导流套内部呈漩涡状的布置有导流叶片，所述导流叶片所导流的混合液旋转方向与位于正下方的搅拌叶轮的旋转方向彼此同向。本设备可对入浮煤泥起到很好的调质作用，尤其适合难浮细粒煤的调浆改质需求，其工作效率高而预处理过程快速方便。

Description

基于矿浆管道压力驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器

技术领域

本发明涉及煤浆预处理领域，具体涉及用于高灰难选细粒煤泥调浆与改质的一种基于矿浆管道压力驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器。

背景技术

由于我国煤泥的可浮性普遍较差，因此煤浆预处理是浮游选煤工艺中必不可少的环节，是浮选机获得良好的技术经济指标的先决条件。煤浆预处理的必要性主要有以下四点：1)、将浮选药剂(非极性油类捕收剂和起泡剂)充分分散，煤泥的浮选药剂不溶或微溶于水，只有将其充分分散成大量的微小液滴，才能将其均匀混合到煤浆中；2)、将分散的浮选药剂良好地混合在入浮煤浆中，非极性油类捕收剂在不同直径的煤粒表面形成较为稳定的油膜，提高煤粒的疏水性；3)、浮选药剂在煤粒表面发生物理化学反应需要有一定的作用时间；4)、将入浮煤浆稀释到合理的浓度范围。

煤浆的预处理工序中，目前浮选剂的分散一般有三种方式：

(1)、机械分散

我国于上世纪80年代研发的XY系列矿浆预处理器是将浮选剂引入到加药嘴后，借助搅拌叶轮定子混合器中的上层叶片旋转，用机械方式分散，由于搅拌叶轮的线速度有限，仅为8.0m/s，所分散的油滴直径较大，在煤浆中混合得不够均匀，增加了浮选剂用量。

(2)、乳化分散

在我国一些选煤厂推广使用的水喷射式乳化器结构，大致为压力水从喷嘴高速喷出，在喷射室内形成负压。浮选剂由此吸入并裹卷到射流之中，经水力冲击、剪切，分散为<15μm的油滴，乳浊液由混合管喷出。然而，该水喷射式乳化器，通常都为单侧入药的方式，该方式导致射流受到的气压作用不稳定，药剂与水液间的混合均匀度往往较低，仍待进一步改进。

(3)雾化分散

于上世纪80年代在我国开始使用的XK系列矿浆准备器，如申请人为唐山国华科技有限公司于2010年1月15日申请的专利名称为“雾化混合式煤浆预处理器”(申请号：201010033384.9)的发明专利文本就公布了以下技术方案：其由雾化系统、上部箱体和下部箱体三部分组成。雾化系统由主电动机、挠性联轴器、套筒、起雾盘和加药漏斗等组成。上部箱体为进料和浮选剂雾化工作区，箱体外侧有中心入料槽，左右两侧有溢流槽。下部箱体是煤浆与浮选剂充分混合的工作空间，左右两侧均安装有三块上滑板和两块下滑板，各滑板上均布等高的坎条。实际使用时，浮选剂经加药漏斗及管道流入起雾盘上方的套筒内，并溅落在起雾盘正面中心区，粘附在高速旋转的盘面上形成一层薄液膜，在离心力的作用下向盘边缘运动，被盘边缘的锯齿切割为雾滴；入浮煤浆经中心入料槽分配到上部箱体两侧的溢流堰中，沿堰宽呈瀑布状溢流，其在泄落过程中与浮选剂雾滴相遇，还有一部分雾滴靠重力直接降落在第一层上滑板，之后，混有浮选剂的煤浆通过上、下滑板的坎条，连续跃起和混合，使得煤浆与浮选剂雾滴充分混合，直至从箱体底部排出进入浮选机。作为领域内较为先进的煤浆预处理装置，其浮选剂液滴比乳化分散的液滴要更小一个数量级，分散效果较好；但是，在实际使用时人们发现，由于上述结构中浮选药剂的分散效果均依靠起雾盘转动来实现，往往需要一个用于形成密闭空间的密闭状箱体，方可避免雾状药剂的无意义飘散，其密闭环境的形成却往往造成了诸如起雾盘工作环境较差而易于发送产品故障、无法对于浆液混合过程实现直观观察乃至产生故障也难于及时发现等诸多缺陷，从而给现场操作和维护工作带来困扰；此外，高速转动的起雾盘，对于驱动电机转速要求过高，也即必须采用转速高达3000转/分的二级电机方可保证其工作性能，这都为实际的装配、购买乃至维护成本造成严峻挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单而合理的基于喷射流驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器，可对入浮煤泥起到很好的调质作用，尤其适合难浮细粒煤的调浆改质需求，其工作效率高而预处理过程快速方便。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于矿浆管道压力驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器，其特征在于：本设备包括混合箱，由位于混合箱顶部的进料口处铅垂向下布置主转轴，沿主转轴轴线轴对称的布置有至少一对从动转轴，该两根从动转轴沿混合箱顶部铅垂伸入混合箱内；主转轴上同轴布置主动齿轮，从动转轴上等高度的布置从动齿轮以与上述主动齿轮间构成啮合关系：主转轴上还同轴布置驱动涡轮，用于提供矿浆与药剂的混合液的入料管上布置喷嘴，喷嘴的出液方向指向驱动涡轮的轮叶片处以提供驱动涡轮转动动力；主转轴的位于混合箱箱内的轴体上同轴固定一组搅拌叶轮，两根从动转轴的位于混合箱箱内的轴体上分别同轴且彼此等高度固定有一组搅拌轮，搅拌叶轮与搅拌轮轮面彼此平行；以该组搅拌叶轮搭配位于其下方的等高度的两组搅拌轮为一组搅拌单元，在铅垂方向上，构成搅拌单元的搅拌叶轮与搅拌轮的投影存在交集；所述搅拌单元为多组且沿相应转轴轴长依次布置；在驱动涡轮的正下方同轴设置有构成混合箱进料口的喇叭口状的导流套，导流套外壁贯穿并固定于混合箱顶壁处，导流套的出口靠近最上层搅拌叶轮轮面处；导流套内部呈漩涡状的布置有导流叶片，所述导流叶片所导流的混合液旋转方向与位于正下方的搅拌叶轮的旋转方向彼此同向。

本设备还一一对应各搅拌单元布置的导流罩，导流罩外形呈上大下小的喇叭口状；导流罩的上部罩口固定于混合箱箱壁上，下部罩口向构成同一搅拌单元的搅拌叶轮与搅拌轮之间区域延伸，以将位于导流罩内的混合液导流入下部罩口所指向的搅拌轮轮面处。

主动齿轮的齿数大于与之啮合的从动齿轮的齿数且两者齿数为倍数关系。

所述入料管具备多个水平的喷嘴且各喷嘴形成以主转轴轴线为圆心的的涡卷状结构；在驱动涡轮轮面所处平面上，主转轴轴线与入料管上的各喷嘴中心线间距位于驱动涡轮直径的1/2～2/3范围内。

入料管为两组且沿主转轴的轴线轴对称布置；在驱动涡轮轮面所处平面上，主转轴轴线与各组入料管上的喷嘴中心线间距位于驱动涡轮直径的1/2～2/3范围内。

入料管为文丘里管构造，位于入料管端部的进料口连通外部矿浆入料设备，位于入料管喉颈处进料口连通药剂管；药剂管连通药剂箱，药剂管上设置用于控制该管道启闭的控制阀门。

混合箱的出料口位于其底部一侧壁处；在该出料口所在侧壁处还布置有稳定流区，该稳定流区以铅垂向布置的隔板划分为上升稳流通道及倾角跌落通道，上升稳流通道的底部入口连通混合箱出料口，上升稳流通道的顶部出口开设于隔板顶端处以连通倾角跌落通道，倾角跌落通道的出口连通外部浮选机；所述上升稳流通道内布置用于实现上述稳流操作的稳流筛网及小倾板，所述稳流筛网的筛面水平设置而小倾板板面倾斜设置，同高度的相邻倾斜布置的小倾板间隙构成供混合液流过的通道；在混合液沿上升稳流通道的行进方向上，每相邻稳流筛网之间均夹设有上述小倾板；所述倾角跌落通道内布置板面倾斜的倾角跌落板，各倾角跌落板上垂直混合液流向布置坎条，倾角跌落板为多组且沿混合液的下降路径依次交错布置。

以位于同一相邻稳流筛网之间且横向同角度布置的小倾板为一组倾板单元，所述倾板单元为至少两组且沿上述稳流筛网板长方向纵向布置，该纵向布置的两组倾板单元的布置角度彼此互补；在混合液行进方向上，相邻两组倾板单元的布置角度也彼此互补。

所述上升稳流通道的入口以及出口处均布置有用于封闭该口部以稳流混合液的筛板。

本发明的有益效果在于：

1)、本发明立足于高灰难选细粒煤泥的调浆与改质，创新性地将齿轮传动系统利用到矿浆预处理器中，与传统的单轴叶轮传动相比，不仅以相同的能量消耗获得了不同的多轴传动效果，从而有效降低了能量消耗成本。同时，由于直接的齿轮啮合所带来的齿轮反转现象，使得混合箱内的矿浆与药剂的混合液在箱体中时刻处于一种不稳定的紊流流场中，进一步的增加了矿浆与药剂的混合效果。尤其是各搅动轮与搅拌叶轮在铅垂向上存在投影交集的设计方式；换句话说，当混合液经进料口下落时，会随之跌入第一层搅拌单元的搅动叶轮上完成低速混合，并在随后跌落中直接进入该层搅拌单元的搅拌轮上继续相对相对高速混合，以此多层重复搅拌，其搅拌效果及效率均可得到极大提升；搭配上述不稳定紊流流场，最终使得药剂油滴分散成直径微小的细粒油滴，矿浆与药剂的粘附更加充分。

作为本发明的其中一个重点，对于主转轴的动力源而言，本发明采用喷射流的方式进行水力驱动，从而进一步的降低设备的耗能成本。在水力驱动的同时，搭配构成混合箱进料口的导流套；一方面，喇叭状的导流套的存在，起到了引流和导向由驱动涡轮处下坠液流的目的，从而使其准确进入混合箱内。另一方面，利用与导流套间一体布置的导流叶片，使得进入导流套进行引流的混合液呈现单一方向的漩涡状喷出，并随之撞击在位于其正下方的搅拌叶轮上。漩涡状喷出的混合液，不仅仅在直接撞击搅拌叶轮时，实现了混合液自身的进一步分散粘附，从而提升其混合效果；同时，其喷出动能也提供了搅拌叶轮的转动动能，从而配合上方的驱动涡轮，实现主转轴的高效回转驱动效果，一举多得。

综上，本发明结构简单而合理，可对入浮煤泥起到很好的调质作用，尤其适合难浮细粒煤的调浆改质需求，其工作效率高而预处理过程快速方便，极为符合目前厂家所需的高效率、便捷化及高混合均匀度的难选细煤的现代化调浆改质需求。

2)、导流罩的设计，使得当混合液被搅拌叶轮甩出叶轮区域时，能够将该混合液重新引流到下方的搅拌叶轮轮面处，从而利用搅拌叶轮的轮叶切割作用，可显著提升对该混合液的搅拌及切割目的。

3)、主动齿轮的齿数大于与之啮合的从动齿轮的齿数且两者齿数为倍数关系，换言之，主驱动齿轮的直径应当大于从动齿轮的直径，主动齿轮轮缘的齿数则是两个从动齿轮轮缘齿数的n倍且n为整数。考虑到轴对称关系，此处的两从动齿轮的直径必然相同且齿数相等。由此，由齿轮运动的传递性及圆周运动原理知，主转轴带动主动齿轮转动时，两从动齿轮转动方向与主动齿轮的转动方向正好向反。同时，两从动齿轮的转动速度是主动齿轮转动速度的整数倍，因此，从动转轴的转动速度也是主转轴的整数倍，以最终确保与之连接的搅动轮与搅拌叶轮的倍数转动效果。

4)、入料管的形成方式可为多种，此处提供两者实施结构：其一为依靠两个喷嘴出口相对设计的布置方式，利用两组入料管相对喷射射流，从而实现对于驱动涡轮的射流驱动目的。其二为采用涡卷状的多个喷嘴，从而实现对于驱动涡轮的驱动目的。之所以采用驱动涡轮，是利用了作为水力驱动的驱动涡轮自身的弯曲叶片，以增大轮体受射流的受力面积。而喷嘴相对上述叶片的射流位置，取喷嘴中心线所指位置在驱动涡轮的叶片中部至距轴心2/3处范围内为宜，如此，驱动涡轮的受力会更加充分，同时受力时间也较长，也更为满足设备的动力驱动需求。

5)、入料管的比丘结构也即缩颈结构，使得经由该处的矿浆在因缩颈结构而加速后，随之在与药剂管的连通处因口径骤宽而产生喷散效果，从而充分利用高速有压矿浆流的在变截面喷管中压强的变化，自动由药剂箱中吸入药剂，并将药剂乳化成直径较小的微小油滴。在此过程中，不需要另设一套药剂乳化系统，减少了工艺复杂程度，降低了成本，也有利于该处药剂与矿浆的初步均匀混合。

6)、混合液在上升稳流通道内上升的过程中，稳流筛网与小倾板可以过滤矿浆的紊流状态，药剂与矿物颗粒平稳粘附，不会轻易脱落。混合后的混合液会以一种平稳流的形式进入下一工作环节。同时，混合液在倾斜同向或互补布置的小倾板间能形成局部的循环流，这种循环流可以延迟体积较大的颗粒的上升时间。体积较小的颗粒会较快进入后续浮选环节，从某种意义上来说，这种设计延长了药剂与矿物颗粒的接触时间，提高了处理器的工作效率和处理量，也提高了浮选机的工作效率和处理量。

7)、倾角跌落板搭配坎条的设计结构，对矿物颗粒起到一种类似“分级”效果的作用。大颗粒矿物因其颗粒较大，沿坎条行进速度相对较慢，从而在倾角跌落板表面连续翻滚，进而不断与药剂进行碰撞接触。而反之，小颗粒矿物因颗粒较小，在沿倾角跌落板行进的过程中，会迅速被倾角跌落板的表层矿浆带入矿浆流中，进而随矿浆流率先进入浮选环节。通过上述结构，减轻了浮选的工作负担，增加了处理量，药剂与矿浆接触更加充分，效率也显然更高。

附图说明

图1为本发明在两组相对喷嘴布局下的结构示意图；

图2为主转轴、从动转轴及旁侧配合件的相对位置立体结构示意图；

图3为带有导流叶片的导流套的立体结构示意图；

图4为图1结构下的射流驱动系统的结构示意图；

图5为涡流状喷嘴布局的射流驱动系统的结构示意图；

图6为主动齿轮与从动齿轮啮合后的俯视示意图；

图7为搅拌叶轮、导流罩与搅拌轮的配合状态俯视图；

图8为三层稳流筛网夹设两层小倾板后的正面视图；

图9为沿混合液流向，位于图1外层的相邻两组小倾板的布置角度示意图；

图10为沿混合液流向，位于图1内层的相邻两组小倾板的布置角度示意图；

图11为图10状态下，上升稳流通道内部矿浆流的流动状态图；

图12为倾角跌落通道处矿浆流的流动状态图。

图示各结构与本发明的部件名称对应关系如下：

10-混合箱11-导流套12-导流叶片

20-主转轴21-主动齿轮22-搅拌叶轮23-驱动涡轮

30-从动转轴31-从动齿轮32-搅拌轮

40-入料管41-喷嘴

50-导流罩60-药剂管61-控制阀门

70-药剂箱80-隔板

90-上升稳流通道91-稳流筛网92-小倾板

100-倾角跌落通道101-倾角跌落板102-坎条

110-筛板

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1-12，对本发明的具体实施例作以下进一步描述：

1.1主要部件介绍

(1)混合箱

混合箱10的设计是用于提供矿浆与药剂以彼此反应的平台，以达到每一部分矿浆与药剂均能高效接触混合，从而最终形成具备高均匀度的混合液。混合箱10可以是圆筒状或六面体状等，当然也可为其他外形，如图1所示即为方筒状混合箱10。

(2)进药系统

进药系统包括类似于文丘里管的变截面的入料管40，入料管40的相对布置喷嘴41的另一端连通外部矿浆设备，而其喉部管路则由药剂管60连通药剂箱70。药剂管60上设置控制该管路启闭的控制阀门61。随矿浆的流动方向，入料管40直径由大变小，矿浆流速由小变大，压强由大变小，迫使药剂箱70中的药剂被吸入到入料管40中，并随矿浆一起由喷嘴高速喷出。药剂被吸入后由于前后压力的变化，使得药剂立即在入料管40中被剪切乳化成细小的油滴，矿浆与药剂也就在此时完成初步混合。

(3)驱动系统

本发明以上述进料系统处的喷嘴41，配合位于主转轴20上的驱动涡轮23，从而实现对于整个设备动作的动力驱动需求，具体参照图1-5所示。混合箱10进料口上方被设计成上部封闭的圆筒状，在该圆筒结构内布置驱动涡轮23。位于入料管40上的喷嘴41指向驱动涡轮23的弯曲叶面处，且喷嘴41的轴线位置与驱动涡轮23叶片所处平面在同一平面上。显然的，喷嘴41在冲击驱动涡轮23时，应以不阻碍该轮体的转动为原则加以布置。

作为驱动系统的动力推动结构，喷嘴结构设计有两种形式：单入料管配合单喷嘴结构和涡管多喷嘴结构，分别如图4及图5所示，两种喷嘴结构均可喷射出高速有压的矿浆流。单入料管配合单喷嘴结构，具体表现为在驱动涡轮23所处平面处设置多个单喷嘴41，以喷出液流从不同的角度冲击驱动涡轮23，进而使得该涡轮具有相同的转动方向。上述各单喷嘴41，均配合一根入料管40，其进液充分，同时喷嘴41的布置结构可使驱动涡轮23获得较大的冲击力，从而会获得更大的转动速度。涡管多喷嘴结构，则是在一根涡管的内壁开设多个喷嘴41，其喷嘴41的以相同的角度布置。由于只有一根管道，故矿浆的压力全部集中在一条入料管40中；矿浆的压力被均匀分布到同根入料管40的各个喷嘴41中，喷嘴41喷射出的有压矿浆使驱动涡轮23各叶片具有相同的转动角速度，从而驱使其以顺时针或逆时针方向高速转动，驱动涡轮23的旋转进而带动主转轴20以相同的角速度转动。

以图4为例，喷嘴41喷射出的有压矿浆流冲击到驱动涡轮23的叶片上，使驱动涡轮受冲击力的作用旋转，将其叶片设计成有一定弯曲度的弧状主是为了增大驱动涡轮叶片的受力。比如在直叶片的情况下，叶轮叶片的受力大小为F＝ρQV，而弧形叶片的受力大小为F＝2ρQV，其中ρ为矿浆密度，Q为两喷嘴流量，V为喷嘴喷射矿浆的流速。因此，可以看出，驱动涡轮23自身弧形叶片的设计有利于提高叶片受力大小，也即能提高轮体受力后的转动速度。图4中体现了喷嘴41与驱动涡轮23的弯曲叶片相对位置，取喷嘴41所对位置指向叶片中部或涡轮轴心至叶片端部的2/3处之间为宜，如此，该驱动涡轮23受力会更加充分，受力时间也更长。

(4)齿轮传动系统

该齿轮传动系统，也即主转轴20与从动转轴30间的动力系统。为便于理解，就图1、图3及图6的视角而言，该齿轮传动系统应当包括主动齿轮21及与之啮合的左从动齿轮及右从动齿轮。主动齿轮21的直径大于左从动齿轮及右从动齿轮的直径，且主动齿轮21轮缘的齿数是左从动齿轮及右从动齿轮轮缘齿数的n倍，且n为整数。左从动齿轮及右从动齿轮的直径相同而齿数相等。由此，由齿轮运动的传递性及圆周运动原理知，主转轴20带动主动齿轮21转动时，左从动齿轮及右从动齿轮转动方向与主动齿轮21的转动方向正好向反，即主动齿轮21以顺时针转动方向时，左从动齿轮及右从动齿轮便以逆时针方向转动；同时，左从动齿轮及右从动齿轮的转动速度是主动齿轮21转动速度的相应倍。由于，主转轴20及各从动转轴30分别与主动齿轮21及从动齿轮31相连，因此，从动转轴30的转动速度自然也是主转轴20的倍数关系。

(5)导流系统

导流系统包括：带导流叶片12的导流套11以及在混合箱10内布置的多层的导流罩50。导流套11的具体外形如图2-3所示，可拆解为碗状或者说是喇叭口状的斗形结构，并在该斗形结构中漩涡状布置若干导流叶片12，以使得流经该导流套11的液流，呈现漩涡状的被导流至正下方的搅拌叶轮22处。导流叶片12具体布置时，是设置在碗状斗形结构的边壁上并向下延伸的，且在铅垂方向上具有朝向搅拌叶轮22转动方向的弯曲度。导流套11与主转轴20间存在一定的间距，以不妨碍主转轴20转动为准。导流套11整体固定于混合箱10的顶壁处以构成进料口。导流套11的主要作用，是将经由驱动涡轮23而下泄的混合液，顺着搅拌叶轮22转动方向引流到搅拌叶轮22上；同时，其弧形结构还可使混合液在导流叶片12上顺着弧形向下流动，以一定的角度和冲击力冲击搅拌叶轮22上。一方面混合液冲击到搅拌叶轮22上，其冲击力可以提高药剂的分散性，另一方面则可增大搅拌叶轮22的受力作用，以协同驱动涡轮23而同步提高搅拌叶轮22乃至搅拌轮32的转动速度。多层布置的导流罩50，表现在图1-2中时，主要布置在混合箱10内的上、中、下三个区域内，且上部罩口分别沿着混合箱10内壁环绕固定。导流罩50主要作用是：当混合液被搅拌叶轮22甩出叶轮区域时，依靠导流罩50，能重新将混合液引流到下层区域内的搅拌轮区，并直接撞击该搅拌轮32的轮面，以达到最大化的药剂分散和混合液混合效果。

(6)紊流混合搅拌系统

此处以图1-2为例讲解：紊流混合搅拌系统包括搅拌叶轮22、左搅拌轮、右搅拌轮以及多层布置的导流罩50。搅拌叶轮22及搅拌轮32均设计成底部封闭的形式，如附图2所示。整个系统分为上、中、下三个区域，也可根据实际情况分多个区。每区中设置一个搅拌单元，也即一组搅拌叶轮、一个左搅拌轮以及一个右搅拌轮。搅拌叶轮22固定在主转轴20上，左、右搅拌轮设置在搅拌叶轮22下部两侧的从动转轴30轴体上。由于主动齿轮21及从动齿轮31的直接啮合特性，因此，搅拌叶轮22与左、右搅拌轮的转动方向也是相反的。当混合液在搅拌叶轮22的带动下，以顺时针的转动速度被甩出搅拌叶轮区域而流入搅拌轮区时，由于搅拌轮32的转速正好与搅拌叶轮22相反且转速较搅拌叶轮22的转速更大，混合液的运动速度大小和方向也均会发生急剧变化。正是上述相反的搅拌运动，混合液在搅拌叶轮22及搅拌轮32之间形成强烈的漩涡，使得混合箱10中的矿浆及药剂处在一种极不稳定的紊流流场中，矿物颗粒与药剂液滴时刻发生着激烈碰撞，这有利于矿物颗粒与药剂的混合接触。搅拌叶轮22将一部分矿浆及药剂的混合液直接排到左、右搅拌轮上，而另外一部分混合液则被甩到导流罩50上，此部分混合液在导流罩50的引流作用下，自动流向左、右搅拌轮上，继续完成矿浆与药剂的搅拌混合。而对于左、右搅拌轮来说，其搅拌的混合液一部分在靠近主转轴20处而被排到下一区的搅拌叶轮22上，而另一部分混合液从左、右两侧被甩向导流罩50上，具体参照图1-2及图7所示。导流罩50将该部分混合液引流到下一区的左、右搅拌轮上继续完成搅拌混合，以此类推。矿浆在上述系统中连续的被搅拌，药剂在此过程中被不断的切割分散，以此重复，直到混合液下降到最后一个区完成搅拌混合后，方才进入下环节一继续工作。

(7)稳定流系统

稳定流系统，包括两个流道：上升稳流流道90和倾角跌落流道100，具体参照图1及图8-12所示。其中，为便于理解，前述的小倾板92的“横向”，可理解为图1纸面的从左至右向，而相应的“纵向”，即为图1纸面的由外向内方向。

在图1中，上升稳流流道90中设置有稳流筛网91和小倾板92。上升稳流流道90位于混合箱10旁侧，通过混合箱10侧壁以分离紊流区和稳流区。混合箱10的该侧壁下部设置有带筛板110的通道，以使混合液透过筛板110时在一定程度上过滤掉混合液的紊流状态，进而以稳定流的状态进入上升稳流流道90内。上升稳流流道90中部设置多层小倾板92，各层小倾板92之间布置有稳流筛网91。在同一层小倾板92间，沿混合箱10宽度方向上，或者是图1所示结构的由纸外向纸内方向，小倾板92至少布置内外两层或者内外两组结构，表现为图8-10所示。上述两侧小倾板92分别以70°和110°两种倾斜角度固定在两层稳流筛网91间。而在沿混合液上升方向上，或者说是混合箱10的高度方向上，相邻两组小倾板92中的上层小倾板与下层小倾板以互补的角度布置，即110°和70°，如图9-10所示，各层间以此类推。

当混合箱10所形成的矿浆流在上升稳流流道90向上流动时，一方面稳流筛网91可过滤矿浆流中的紊流状态。同时，在透筛的过程中，稳流筛网91可延长矿物颗粒与药剂的接触时间，并且稳流筛网91可破坏因局部药剂之间的相互吸附而形成的“大”直径油滴，使药剂以小直径油滴与矿物颗粒接触。另一方面，在同一层小倾板92的两块平行板间，矿浆流上升时会由于小倾板92的“阻碍”作用，矿物颗粒以紧贴上一块小倾板92的下表面的流动方式向上“游走”。而当小倾板92的上表面粘附一定矿物颗粒时，由于重力的作用，矿物颗粒便坠落到下一块小倾板92的表面上。在坠落过程中，由于矿浆流整体仍以沿小倾板92倾斜角度方向而向上流动：一部分体积相对较小的矿物颗粒被重新带入矿浆流而向上流动；另一部分体积相对较大的矿物颗粒坠落到下一块小倾板92的板面上，在重力作用下顺着小倾板92向下滑动。当此重力滑动的矿物颗粒群向下滑离小倾板92时，又会碰到上升的矿浆流，在矿浆流的带动下又重新沿小倾板的倾斜方向向上流动。为便于理解，以图11为例，在上升矿浆流沿a方向的运动作用下，矿物颗粒经b方向进入到上层相邻两块小倾板92间的通道中。在该通道中，矿物颗粒沉降面积大，沉降距离短，容易沉降到小倾板92上，矿物颗粒经c方向向小倾板92表面沉降形成沉淀颗粒聚集层d。在重力作用下，沉淀颗粒聚集层d经e方向沿斜板表面向矿浆上升区下滑。在上升矿浆流的作用下，矿物颗粒经f方向被再次带入上述通道内，并随矿浆流向上流动。此时，矿物颗粒在通道与矿浆上升区之间形成b-c-e-f的一个小循环，也即在上下两层小倾板间形成了局部的循环流。上述循环流，在一定程度上延长了矿物颗粒与药剂的接触时间，也可使小部分没有粘附药剂的颗粒重新与药剂进行接触粘附，以提升药剂与矿浆混合效果。

倾角跌落流道100中设置有多层“之”字形交错布置的倾角跌落板101，在每层倾角跌落板101上设置有三棱柱形的坎条102，如图1及图12所示。矿浆流构成的混合液由上升稳流通道90，经倾角跌落流道100上部入口的筛板110流入该流道内。随后在倾角跌落板101上经坎条102不断翻滚运动。在此过程中，未完全与药剂接触的矿物颗粒与药剂得到了充分接触；同时，还能增加矿物颗粒与药剂的作用时间，提高矿物颗粒与药剂的作用效率。坎条102能在一定程度上对矿浆中的粗细颗粒进行分级，使粗、细颗粒在其中停留的时间存在一定的差异，从某种意义上来说消除了高灰细泥的对浮选的分选影响，并使矿物颗粒能够充分与药剂进行接触。同时，上述坎条102也使矿物颗粒表面能粘附更多的药剂分子，形成足够的、稳定的油膜，为矿浆预处理创造良好的工艺条件。

坎条102布置于矿浆流沿倾角跌落板101向下流动的一面，以不阻碍矿物颗粒运动的原则设计。在混合箱10高度方向上，上下两层相邻倾角跌落板101以“之”字形交错布置，且上层倾角跌落板的末端与下层倾角跌落板的首端留有一定间隙，同样以不阻碍矿浆流流动为原则设计。倾角跌落流道100与上升稳流流道90间设置隔板80，在隔板80的上部设置有筛板110，其结构与上升稳流流道90左侧下部的筛板110结构相同。

简言之，稳定流系统在工作过程中，首先矿浆流会沿上升稳流流道90上升，此时体积相对较小的矿物颗粒会随矿浆流向上流动，而体积相对较大的矿物颗粒在小倾板92间停留时间延长，但整体仍会随矿浆流向上流动。随后，矿浆流继续穿过筛板110而进入倾角跌落流道100。在倾角跌落流道100的下降过程中，矿浆流中体积相对较小的矿物颗粒会在“翻滚”的过程中被夹带，而随着矿浆流的流动方向向下流动。体积相对较大的矿物颗粒，会因重力下沉，而因坎条102作用在倾角跌落板101上持续“翻滚”，也延长了大颗粒在矿浆中的停留时间。因此可看出，小倾板92和倾角跌落板101的结构设计在某种程度上都起到了类似于分级的效果，使相对较小的颗粒率先进入浮选系统进行浮选，而相对较大的颗粒滞后进入浮选系统。上述分级设计结构，有利于提高浮选的效率，并在一定程度上提高了浮选速率、回收率及浮选循环量，显然也便于后续浮选处理过程的快捷化和高效化操作。

Claims (9)

1.一种基于矿浆管道压力驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器，其特征在于：本设备包括混合箱(10)，由位于混合箱(10)顶部的进料口处铅垂向下布置主转轴(20)，沿主转轴(20)轴线轴对称的布置有至少一对从动转轴(30)，该两根从动转轴(30)沿混合箱(10)顶部铅垂伸入混合箱(10)内；主转轴(20)上同轴布置主动齿轮(21)，从动转轴(30)上等高度的布置从动齿轮(31)以与上述主动齿轮(21)间构成啮合关系：主转轴(20)上还同轴布置驱动涡轮(23)，用于提供矿浆与药剂的混合液的入料管(40)上布置喷嘴(41)，喷嘴(41)的出液方向指向驱动涡轮(23)的轮叶片处以提供驱动涡轮(23)转动动力；主转轴(20)的位于混合箱(10)箱内的轴体上同轴固定一组搅拌叶轮(22)，两根从动转轴(30)的位于混合箱(10)箱内的轴体上分别同轴且彼此等高度固定有一组搅拌轮(32)，搅拌叶轮(22)与搅拌轮(32)轮面彼此平行；以该组搅拌叶轮(22)搭配位于其下方的等高度的两组搅拌轮(32)为一组搅拌单元，在铅垂方向上，构成搅拌单元的搅拌叶轮(22)与搅拌轮(32)的投影存在交集；所述搅拌单元为多组且沿相应转轴轴长依次布置；在驱动涡轮(23)的正下方同轴设置有构成混合箱(10)进料口的喇叭口状的导流套(11)，导流套(11)外壁贯穿并固定于混合箱(10)顶壁处，导流套(11)的出口靠近最上层搅拌叶轮轮面处；导流套(11)内部呈漩涡状的布置有导流叶片(12)，所述导流叶片(12)所导流的混合液旋转方向与位于正下方的搅拌叶轮(22)的旋转方向彼此同向。

2.根据权利要求1所述的一种基于矿浆管道压力驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器，其特征在于：本设备还一一对应各搅拌单元布置的导流罩(50)，导流罩(50)外形呈上大下小的喇叭口状；导流罩(50)的上部罩口固定于混合箱(10)箱壁上，下部罩口向构成同一搅拌单元的搅拌叶轮(22)与搅拌轮(32)之间区域延伸，以将位于导流罩(50)内的混合液导流入下部罩口所指向的搅拌轮(32)轮面处。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于矿浆管道压力驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器，其特征在于：主动齿轮(21)的齿数大于与之啮合的从动齿轮(31)的齿数且两者齿数为倍数关系。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于矿浆管道压力驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器，其特征在于：所述入料管(40)具备多个水平的喷嘴(41)且各喷嘴(41)形成以主转轴(20)轴线为圆心的的涡卷状结构；在驱动涡轮(23)轮面所处平面上，主转轴(20)轴线与入料管(40)上的各喷嘴(41)中心线间距位于驱动涡轮(23)直径的1/2～2/3范围内。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于矿浆管道压力驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器，其特征在于：入料管(40)为两组且沿主转轴(20)的轴线轴对称布置；在驱动涡轮(23)轮面所处平面上，主转轴(20)轴线与各组入料管上的喷嘴中心线间距位于驱动涡轮(23)直径的1/2～2/3范围内。

6.根据权利要求1或2所述的一种基于矿浆管道压力驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器，其特征在于：入料管(40)为文丘里管构造，位于入料管(40)端部的进料口连通外部矿浆入料设备，位于入料管(40)喉颈处进料口连通药剂管(60)；药剂管(60)连通药剂箱(70)，药剂管(60)上设置用于控制该管道启闭的控制阀门(61)。

7.根据权利要求1或2所述的一种基于矿浆管道压力驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器，其特征在于：混合箱(10)的出料口位于其底部一侧壁处；在该出料口所在侧壁处还布置有稳定流区，该稳定流区以铅垂向布置的隔板(80)划分为上升稳流通道(90)及倾角跌落通道(100)，上升稳流通道(90)的底部入口连通混合箱(10)出料口，上升稳流通道(90)的顶部出口开设于隔板(80)顶端处以连通倾角跌落通道(100)，倾角跌落通道(100)的出口连通外部浮选机；所述上升稳流通道(90)内布置用于实现上述稳流操作的稳流筛网(91)及小倾板(92)，所述稳流筛网(91)的筛面水平设置而小倾板(92)板面倾斜设置，同高度的相邻倾斜布置的小倾板(92)间隙构成供混合液流过的通道；在混合液沿上升稳流通道(90)的行进方向上，每相邻稳流筛网(91)之间均夹设有上述小倾板(92)；所述倾角跌落通道(100)内布置板面倾斜的倾角跌落板(101)，各倾角跌落板(101)上垂直混合液流向布置坎条(102)，倾角跌落板(101)为多组且沿混合液的下降路径依次交错布置。

8.根据权利要求7所述的一种基于矿浆管道压力驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器，其特征在于：以位于同一相邻稳流筛网(91)之间且横向同角度布置的小倾板(92)为一组倾板单元，所述倾板单元为至少两组且沿上述稳流筛网(91)板长方向纵向布置，该纵向布置的两组倾板单元的布置角度彼此互补；在混合液行进方向上，相邻两组倾板单元的布置角度也彼此互补。

9.根据权利要求7所述的一种基于矿浆管道压力驱动的多叶轮混合流场矿浆预处理器，其特征在于：所述上升稳流通道(90)的入口以及出口处均布置有用于封闭该口部以稳流混合液的筛板(110)。